三種不同巖體毫秒級變形速率及能量模擬研究.pdf

1、本文通過不同波形變頻變峰動荷載或者循環(huán)加卸載模擬地震、庫區(qū)水位驟升驟降、爆破引發(fā)的振動、施工運營期的機械振動等諸多動載荷工況對巖體的作用,對砂巖、灰?guī)r和石英云母片巖的變形速率、加載速率以及能量進行了毫秒級模擬研究,本文的主要研究成果如下:
　　1)在模擬過程中,創(chuàng)新的提出了針對毫秒級動力作用下垂向力變化速率、垂向變形速率、表觀彈性模量、橫向變形速率、瞬時泊松比的概念并作相關(guān)分析,這些概念在公式定義上跟常規(guī)的力學(xué)公式類似,但其在毫秒

2、級動力領(lǐng)域的數(shù)值和變化規(guī)律與靜載和監(jiān)測時間間隔較長的動載都有顯著不同的;提出了滯后時間的新概念,滯后時間為變形速率相對加載速率的滯后時間;并提出兩個滯后效應(yīng)引起的能量損失度量參數(shù):加載中損失的彈性變形量,卸載過程的彈性能轉(zhuǎn)換率。
　　2)進行了毫秒級動力作用下位移速率和加載速率預(yù)測公式研究,具體研究成果如下:
　　①在三角波力控制加載模式下,即已知加載速率,推出位移速率的預(yù)測公式:在三角波位移控制加載模式下,即已知位移速率,

3、推出加載速率的預(yù)測公式:
　?、谠谡也刂萍虞d模式下,即已知加載速率,推出位移速率的預(yù)測公式:在正弦波位移控制加載模式下,即已知位移速率,推出加載速率的預(yù)測公式:
　　③不同頻率砂巖正弦波,加卸載段一次項擬合系數(shù)a都隨峰值加載值的增大而逐漸降低,常數(shù)項擬合系數(shù)b都隨峰值加載值的增大而逐漸增大,卸載段a值/加載段a值均在2左右波動,波動幅度小于12％;砂巖三角波和灰?guī)r三角波卸載段a值都遠大于加載段a值,當圍壓到一定高時,兩

4、者趨于接近;
　　④對比分析不同載荷峰值下變形速率計算值與實測值,推導(dǎo)的位移速率預(yù)測公式能夠精確的模擬實際位移速率變化趨勢;
　?、萏岢鲥e峰的概念并解釋了錯峰現(xiàn)象。
　　3)在上一章的基礎(chǔ)上提出了不同波形、不同頻率和不同荷載峰值毫秒級能量模擬預(yù)測公式,能量吸收速率和能量釋放速率公式,具體研究成果如下:
　?、僭谌遣刂萍虞d模式下,即已知加載速率,推出巖體吸收能量預(yù)測公式為:推出此時巖體能量吸收速率或能量釋放速

5、率
　　預(yù)測公式為:
　?、谠谌遣ㄎ灰瓶刂萍虞d模式下,即已知位移速率,推出巖體吸收能量預(yù)測公式:推出此時巖體能量吸收速率或能量釋放0速率預(yù)測公式為:
　?、墼谡也刂萍虞d模式下,即已知dfdt的表達式,推出巖體吸收能量預(yù)測公式為:推出此時巖體能量吸收速率或能量釋放x速率預(yù)測公式為:
　?、茉谡也ㄎ灰瓶刂颇Ｊ綏l件下,位移模式已知、加載力初始值已知和的基本變化形式所含未知參數(shù)不大于1的前提下,可推出巖體吸收能

6、量預(yù)測公式:此時巖體能量吸收速率或能量釋放速率預(yù)測公式為:
　?、莞鶕?jù)能量預(yù)測公式,給出不同荷載峰值砂巖正弦波預(yù)測能量與實際能量對比圖;給出不同頻率不同荷載峰值砂巖正弦波預(yù)測能量和實際能量對比圖;給出不同荷載峰值、不同波形加載下砂巖預(yù)測能量值和實際能量值的對比圖;能量預(yù)測值能很好的擬合能量實際值,說明了所提出的能量預(yù)測公式的準確性和精確性。
　　4)在定義了變形速率相對于加載速率的滯后時間,給出了不同滯后時間判別方法的基礎(chǔ)上